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Evaluación de inulina como reemplazante de grasa en tortas de bajo contenido calórico a

través de la vida útil

Juan Pablo Rodríguez Cortés

Universidad Nacional de Colombia

Facultad, Ciencias Agrarias

Bogotá, Colombia

2016

Evaluación de inulina como reemplazante de grasa en tortas de bajo contenido calórico a

a través de la vida útil

Juan Pablo Rodríguez Cortés

Tesis de investigación presentada como requisito parcial para optar al título de:

MSc. en Ciencia y Tecnología de Alimentos

Director:

Luis Felipe Gutiérrez Álvarez, PhD.

Línea de Investigación:

Diseño y desarrollo de productos alimenticios

Universidad Nacional de Colombia

Facultad, Ciencias Agrarias

Bogotá, Colombia

2016

A Dios, porque sin Él nada es posible, a mi

madre, mi hermana y mi futura esposa por su

apoyo constante y su motivadora

comprensión.

Aprendí que no se puede dar marcha atrás,

que la esencia de la vida es ir hacia delante.

La vida en realidad es una calle de sentido

único.

Agatha Christhie.

Agradecimientos

A la Universidad Nacional de Colombia, al Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos

(ICTA), y al grupo Teamfoods.

Al profesor Luis Felipe Gutiérrez, quien me apoyó en la dirección y acompañamiento,

quien con su ejemplo y dedicación nos muestra que siempre hay una manera mejor de

hacer las cosas, pensar distinto y en grande y construir cambios enfocados en el futuro.

A mis amigos, Juan Sebastián Alvarado, Oscar Darío Camacho, María del Rocío Morato,

Jairo Lindarte, Jenny Rodriguez, Ana Milena Vanegas, quienes me apoyaron en este

camino con su compañía y consejos.

Resumen y Abstract IX

Resumen

La inulina es un oligosacárido perteneciente a la fibra dietaría soluble funcional utilizado

como reemplazante de grasa por su bajo aporte calórico con respecto de la grasa (2 vs. 9

kcal/g). Esta fibra tiene beneficios funcionales asociados a la prevención de enfermedades

cardiovasculares, prevención de diabetes tipo 2, disminución en la probabilidad de padecer

cáncer de colón, entre otros. Al utilizar inulina como reemplazante de grasa en tortas en

porcentajes de 30, 45, y 65%, se observaron cambios significativos en la micro estructura

de la miga a través de Microscopia Electrónica de Barrido (SEM) como menor generación

de burbujas de aire y menos homogeneidad en su distribución, al incrementar la

concentración de reemplazo de Inulina en la fórmula, las tortas perdieron suavidad y

elasticidad. Los batidos no tuvieron cambios significativos en temperatura y viscosidad

para valores menores al 45% de sustitución. Las propiedades sensoriales fueron

evaluadas por un panel experto (n=9 ) quien observó un incremento en la sensación de

dulzor y coloración de la miga de la corteza y aprobó una concentración óptima entre 30 y

45% sin grandes variaciones con respecto al patrón. Esta evaluación se llevó a cabo

durante 21 días de vida útil, tiempo en el cual un ponqué puede durar en distribución y

exhibición. Este estudio nos permite tener una ruta tecnológica óptima para aplicación

industrial para poder comercializar un producto con beneficios nutricionales y menos

aporte calórico que el actual.

Palabras clave: Torta, Inulina, batido, vida útil, fibra, SEM, DSC, reemplazante de grasa

Resumen y Abstract XI

Abstract

Inulin is an oligosaccharide belongs dietary fiber functional soluble used as replacement

fat for their caloric intake low compared with 9 kcal from fat, this fiber has associated

functional benefits to cardiovascular disease prevention, prevention of type 2 diabetes,

impaired developing colon cancer, among others. By using inulin as a replacement for fat

in cakes (30%, 45%, 65%) significant changes were observed in the microstructure of the

cake by Scanning Electron Microscopy (SEM) changes such as decreased generation of

air bubbles and less homogeneous distribution, increasing the concentration of

replacement Inulin in formula cake decreased softness and elasticity which were evaluated

by TPA method using a texturometer, the batter had no significant changes in temperature

and viscosity before 45 % substitution, the temperature batter profile was studied by DSC,

the sensory properties were evaluated by an expert panel (n = 9) who observed an increase

in the sensation of sweetness and approved an optimal concentration between 30% and

45% or less unchanged compared with the pattern, this assessment held in 21 days of

shelf-life, time in which the cake could be in distribution and exhibition, this study allows us

to have an optimal technological route for industrial application to market a product with

nutritional benefits and less caloric than a conventional cake.

Keywords: cake, Inulin, shelf-life, fiber, SEM, DSC, fat replacer

Contenido XIII

Contenido

Pág.

Resumen .......................................................................................................................... IX

Abstract ............................................................................................................................ XI

Lista de figuras ............................................................................................................... XV

Lista de tablas ............................................................................................................... XVI

Lista de símbolos ......................................................................................................... XVII

Introducción ....................................................................................................................... 1

1. Marco teórico ................................................................................................................. 5 1.1 Tortas batidas .................................................................................................... 5

1.1.1 Funcionalidad de los ingredientes en las tortas batidas ......................... 6 1.1.2 Procesos de mezclado y batido .............................................................. 8 1.1.3 Cambios fisicoquímicos durante el proceso de horneo .......................... 9

1.2 Sustitutos de grasa .......................................................................................... 10 1.2.1 Fibra dietaría......................................................................................... 11 1.2.2 Inulina ................................................................................................... 12 1.2.3 Inulina como reemplazante de grasa en aplicaciones de panificación . 15

2. Objetivos ...................................................................................................................... 17

3. Materiales, métodos y equipos .................................................................................. 19 3.2 Materiales ............................................................................................................. 19

2.2.1 Descripción de los materiales .................................................................... 19 2.3 Métodos ........................................................................................................... 20

2.3.1 Formulación y preparación de las tortas .................................................... 20 2.3.2 Análisis de los batidos ................................................................................ 21 2.3.3 Análisis de las tortas .................................................................................. 22 2.3.4 Diseño experimental y análisis estadístico ................................................ 24

4. Resultados y discusión .............................................................................................. 25 4.2 Propiedades fisicoquímicas del ponqué finalizado ....................................... 31 4.2.1. Color .......................................................................................................... 31 4.2.2. Volumen .................................................................................................... 33 4.1.3 Propiedades fisicoquímicas de las tortas durante la vida útil .................... 33 4.1.4 Estructura de las tortas .............................................................................. 35 4.1.5 Análisis sensorial ....................................................................................... 39

XIV Título de la tesis o trabajo de investigación

5. Conclusiones y recomendaciones ............................................................................ 41 5.1 Conclusiones ........................................................................................................ 41 5.2 Recomendaciones ............................................................................................... 42

A. ANEXO: Ficha técnica de inulina ............................................................................ 43

B. ANEXO :Ficha técnica polvo de grasa Dagusto .................................................... 45

C. ANEXO : Resultado de Análisis proximal de torta finalizada 45% y control ...... 48

Bibliografía ....................................................................................................................... 49

Contenido XV

Lista de figuras Pág.

Figura 1. Estructura química de la inulina y oligofructosa extraída de achicoria .............. 13 Figura 2. Relación entre la densidad y la viscosidad de los batidos con reemplazo de grasa por inulina ................................................................................................................ 26 Figura 3.Termogramas de los batidos con reemplazo de grasa por inulina (Rango 20-70°C) ............................................................................................................................ 27 Figura 4.Termogramas de los batidos con reemplazo de grasa por inulina (Rango 70-105°C) .......................................................................................................................... 28 Figura 4.Temperaturas de la transición de fase de la gelatinización del almidón en batidos con reemplazo de grasa por inulina .................................................................................. 29 Figura 5. Fotografías de los batidos con reemplazo de grasa por inulina ................ 30 Figura 7. Fotografías de las tortas terminadas .................................................................. 31 Figura 8. Fotografías binarizadas de la miga de tortas con reemplazo de grasa por inulina........................................................................................................................................... 36 Figura 9. Fotografías SEM binarizadas de la miga de tortas con reemplazo de grasa por inulina ................................................................................................................................ 37 Figura 10.Fotografías SEM de la torta control y de la reducida en grasa al 65% ............. 38 Figura 11. Perfil sensorial de tortas con reemplazo de grasa por inulina ......................... 39 Figura 12. Calificación de aceptación del panel sensorial de tortas con reemplazo de grasa por inulina ................................................................................................................ 40

Contenido XVI

Lista de tablas Pág.

Tabla 1. Ingredientes principales de las tortas batidas ....................................................... 5 Tabla 2.Tabla nutricional de un ponqué del mercado Colombiano ..................................... 6 Tabla 3. Ejemplos de sustitutos de grasa usados en varias categorías de alimentos ...... 10 Tabla 4. Componentes de la fibra dietética según la Asociación Americana de Cereales11 Tabla 5. Tamaño y origen de diferentes tipo de inulina. Fuente:(Mensink et al., 2015) .... 13 Tabla 6. Viscosidad dinámica reportada en inulina de alcachofa. .................................... 14 Tabla 7.Composición general de ácidos grasos Margarina Dagusto ................................ 20 Tabla 8 Características de las formulaciones de los batidos con reemplazo de grasa por inulina ................................................................................................................................ 21 Tabla 9. Propiedades de los batidos con reemplazo de grasa por ................................... 25 Tabla 10. Color de la miga y la corteza de tortas con reemplazo de grasa por inulina ..... 33 Tabla 11. Volumen y simetría de las tortas con reemplazo de grasa por inulina .............. 33 Tabla 12. Variación de la Aw, humedad y dureza de las tortas con reemplazo de grasa por inulina durante su vida útil ........................................................................................... 34 Tabla 13. Análisis de la estructura SEM de tortas con reemplazo de grasa por inulina ... 38 Tabla 14. Resultados de análisis sensoriales del panel .................................................... 40

Contenido XVII

Lista de símbolos

Símbolos con letras latinas Símbolo Término Unidad SI Definición A Área m2 Tº Temperatura Símbolos con letras griegas Símbolo Término Δ Delta de número

Subíndices Subíndice Término DP Grado de polimerización

Introducción Las tortas batidas o ponqués son productos de alta preferencia por la población

Colombiana (adultos, jóvenes y niños) como alimento complementario en desayunos,

loncheras y cenas por su sabor, textura y suavidad al comerlo. Sin embargo, por su alto

contenido de carbohidratos y grasas saturadas, son productos con alto contenido calórico

(∼200 kcal/30 g), valor equivalente al 10% del valor diario recomendado. Con esta

composición, un exceso en la ingesta de este tipo de alimento no contribuye a una

alimentación sana y puede ser no preferida por el consumidor acorde a la nueva tendencia

de regulación de rotulado calórico y composicional (Hodgkins et al., 2015), por ejemplo en

Chile el contenido de calorías , grasas y carbohidratos debe especificar la cantidad de

estos componentes por 100g de producto y acorde a esto y los limites del ministerio de

salud chileno será clasificada como alta en cada uno de los componentes en el frontal del

empaque notificando de manera directa al consumidor.

Acorde a lo anterior , una dieta alta en calorías y grasas saturadas esta asociada en el

desarrollo de obesidad, hipertensión, enfermedad cardiaca coronaria, entre otras (Kocer,

Hicsasmaz, Bayindirli, & Katnas, 2007).

El sobrepeso y la obesidad son el sexto factor de riesgo de defunción en el mundo. Cada

año fallecen alrededor 3,4 millones de personas adultas como consecuencia del sobrepeso

o la obesidad. Además, el 44% de la carga de diabetes, el 23% de la carga de cardiopatías

isquémicas y entre el 7 y el 41% de la carga de algunos cánceres, son atribuibles al

sobrepeso y la obesidad (FAO, 2015). En Colombia, los índices de obesidad varían entre

3,4 y 4,7% en población de 5 a 17 años, y del 11,5 al 20,1% en la población de 18 a 64

años (Icbf, 2010)

Las grasas ocupan el primer lugar de fuente calórica en los alimentos (9 kcal/g), seguidas

de los carbohidratos (4 kcal/g). La función de la grasa en las tortas batidas es muy

importante para el mezclado de los ingredientes en el batido. Además, la grasa es

responsable de la incorporación de aire, presenta propiedades emulsificantes, resalta y

2 Introducción

mantiene la suavidad y esponjosidad en el ponqué, lubrica y previene la formación de

gluten por trabajo mecánico y transporta vitaminas liposolubles (Karimi, Azizi, Ghasemlou,

& Vaziri, 2015) Sin embargo, las grasas utilizadas en la formulación de tortas tienen un

elevado porcentaje de grasas saturadas, y en algunos casos ácidos grasos trans, que

están relacionados con enfermedades crónicas, cardiovasculares y demás mencionadas

anteriormente.

La industria de alimentos está concentrada en reformular productos que tengan bajas

calorías, reducidos en azúcar y grasas saturadas (Aggarwal, Sabikhi, & Sathish Kumar,

2016). En este contexto, en este proyecto se reformuló una torta batida con bajo contenido

calórico, mediante la sustitución de grasa por inulina (fibra dietaría soluble funcional). Este

oligosacárido dentro de la ingesta tiene beneficios como prevención de enfermedades

cardiovasculares, prevención de diabetes tipo 2, disminución en la probabilidad de padecer

cáncer de colón, además de favorecer el sistema inmune (Otles & Ozgoz, 2014).

Adicionalmente, la inulina tiene un valor calórico bajo con respecto a la grasa (2 vs. 9

kcal/g).

Varios grupos de investigación han realizado previamente sustituciones de grasa por

inulina en tortas batidas y han estudiado variables similares (Rodríguez-García, Puig,

Salvador, & Hernando, 2012;; Rodríguez-garcía, Sahi, & Hernando, 2014), (Oreopoulou,

2007;; Psimouli & Oreopoulou, 2013). Sin embargo, ninguno de ellos ha revisado el

comportamiento del producto durante su vida útil, y el efecto del reemplazo de grasa sobre

las variables sensoriales y fisicoquímicas a través del tiempo, objeto complementario de

este estudio, con el fin de tener una ruta tecnológica más clara para ponqués industriales

empacados con vida de anaquel.

Al realizar el reemplazo de la grasa por la inulina debemos encontrar tecnológicamente el

porcentaje de sustitución de grasa óptimo (entre 30, 45, y 65%) para asegurar que las

características sensoriales y estructurales del ponqué sean aceptadas por el consumidor,

y que se mantengan durante su vida útil. Para esto, se evaluarán variables de textura,

pérdida de humedad, actividad de agua (Aw), color de miga, y se analizará la

microestructura del ponqué a través de micrografías por microscopia electrónica de barrido

(SEM).

Introducción 3

Este estudio permitirá establecer un proceso tecnológico que posibilite la introducción al

mercado Colombiano de un producto de consumo tradicional, que aporte un perfil de sabor

aceptable y perfiles nutricionales benéficos para el consumidor.

1. Marco teórico

1.1 Tortas batidas

Las tortas batidas horneadas (cakes) son productos provenientes de la industria de la

panificación y la repostería. Químicamente, las tortas están compuestas principalmente

por carbohidratos, agua, grasa y proteína, ingredientes que le otorgan sus características

sensoriales propias, como suavidad, sabor y color (Baltsavias, Jurgens, & van Vliet, 1999;;

Mezaize, Chevallier, Le-Bail, & de Lamballerie, 2010;; Yang & Foegeding, 2010). En

algunas formulaciones se agrega leche y sal, buscando características de sabor y color

para algunos mercados específicos.

La Tabla 1 presenta una formulación típica de una torta batida con sus ingredientes

principales, y la Tabla 2, las características nutricionales típicas de los ponqués disponibles

en el mercado colombiano.

Tabla 1. Ingredientes principales de las tortas batidas

Ingredientes % Base Harina

Harina 100

Azúcar 85

Shortening (Grasa) 65

Huevo entero 50

Leche entera 50

Sal 2

Polvo para hornear 2,5 Fuente:(Encyclopedia of Food Sciences and Nutrition, 2003)

6 Evaluación de inulina como reemplazante de grasa en tortas de bajo contenido calórico a través de la vida útil

Tabla 2.Tabla nutricional de un ponqué del mercado Colombiano

Información nutricional

Tamaño porción 1 tajada 38g

Porciones por envase: 6

Cantidad por porción

Calorías: 160 Calorías de la grasa: 60 % valor diario*

Grasa total 6,5 10%

Grasa saturada 4 g 20% Grasa poliinsaturada 2 g Grasa monoinsaturada 0,5 g

Ácidos grasos trans 0 g Colesterol 40 mg 13%

Sodio 130 mg 5%

Carbohidratos totales 22 g 7%

Fibra dietaría <1 3%

Azúcares 11

Proteínas 3 g 6%

Vitamina A: 6% Vitamina D 8%

Vitamina C: 0% Calcio 0% 4% Hierro: 6%

*Los valores diarios están basados en una dieta de 2000 calorías y sus valores diarios pueden ser mayores o menores dependiendo de sus necesidades calóricas.

1.1.1 Funcionalidad de los ingredientes en las tortas batidas

La harina es el ingrediente más importante en las tortas. Funciona principalmente para establecer la estructura de la miga. Se utilizan varios tipos de harina con diferentes

tamaños de partícula y composición. Para las tortas, la harina se obtiene a partir de trigo

blando de color blanco o rojo con altos niveles de minerales, baja cantidad de proteínas, y

un tamaño de partícula fina. En los EE.UU. la harina de la torta se trata con gas de cloro,

Capitulo 3 7

causando la despolimerización hidrolítica de las moléculas de almidón, lo que aumenta la

capacidad de retención de agua de la harina. Durante la mezcla, el desarrollo adecuado

de gluten es fundamental para asegurar una estructura de espuma fina y sin

endurecimiento excesivo. El nivel de proteína, el tipo de mezcla y el procedimiento son

factores clave para la producción de tortas con textura de miga deseable. Las

especificaciones óptimas para una harina dulce o pastelera son: contenido de proteínas de

8,5±0,5%, contenido de cenizas 0,36±0,04%, pH 4,7±0,2, y el tamaño medio de partícula

de 10±0,5 µm (Encyclopedia of Food Sciences and Nutrition, 2003).

La grasa, proveniente de un shortening o margarina, realiza tres funciones básicas: ayuda en la aireación porque rompe la tensión superficial y deja entrar el aire;; mantiene la

viscosidad para retenerlo, las celdas de aire proporcionan el núcleo de expansión de la

burbuja a través de vapor de agua y dióxido de carbono durante la cocción. En segundo

lugar, la grasa recubre las partículas de proteína y almidón, lo que permite mantener la

estructura de la torta en el horneo debido al contenido de grasa solida;; ayuda a la

prevención de la hidratación y a la formación de una red continua de gluten de almidón. En

tercer lugar, la grasa emulsiona líquidos en la masa, lo que genera un aumento en la

humedad de la miga. Las dos últimas funciones contribuyen a la textura suave y tierna de

la miga.

Los huevos realizan una variedad de funciones en la torta;; proporcionan estructura, volumen, sensibilidad y calidad nutricional al producto. Además, actúan como un agente

de unión debido a su contenido de proteína, para formar una red compleja con el gluten.

Los huevos contribuyen al volumen de la torta y a su estructura por su capacidad para ser

batida en una espuma relativamente estable. Tras el calentamiento, las proteínas del

huevo se desnaturalizan, favoreciendo la estabilización de la estructura de la miga. La

yema de huevo imparte un efecto emulsionante y de ablandamiento debido al alto

contenido en lípidos y lecitina, que ayudan a estabilizar la emulsión. Adicionalmente, la

presencia de huevo ayuda a retener el gas generado por los agentes leudantes, y a

prevenir la coalescencia de las celdas de aire en la masa, lo que resulta en un grano de

miga uniforme y de textura deseada. Por último, los huevos también añaden un sabor

suave pero distintivo, un color característico (yema), y enriquecen el valor nutritivo de la

torta.

8 Evaluación de inulina como reemplazante de grasa en tortas de bajo contenido calórico a través de la vida útil

El azúcar actúa principalmente como edulcorante en tortas y ayuda en la incorporación de aire durante la formación de crema. Las tortas de alta relación generalmente contienen

120% de azúcar basado en el peso de harina, y tienen un tiempo de conservación y textura

tierna extendida. El tipo y la forma de azúcar utilizado también son importantes. Azúcares

y jarabes líquidos actúan como humectantes, mientras que azúcares cristalinos o

granulares actúan como un desecante. La granulación afecta la rapidez con que se

disuelve el azúcar, y generalmente aumenta el volumen de la torta a medida que la

granulación se vuelve más fina. Los jarabes invertidos o azúcares reductores (p.ej. jarabe

de maíz alto en fructosa, miel, melaza), pueden afectar la corteza y miga de color y textura.

Los polvos para hornear son una combinación de bicarbonato de sodio y la sal de un ácido débil, como por ejemplo el fosfato mono-cálcico (MCP), o el pirofosfato ácido de

sodio (SAPP). El objetivo de este ingrediente es producir alrededor del 12% de dióxido de

carbono. Los polvos de hornear dependiendo de su composición se clasifican en polvos

de reacción rápida, lenta o de doble acción. Los primeros se caracterizan por liberar el gas

en el primer contacto con el líquido. Los de acción lenta no reaccionan a bajas

temperaturas por lo cual son activados durante el horneo;; y los de doble acción por la

combinación de tiempo y temperatura (Encyclopedia of Food Sciences and Nutrition, 2003)

1.1.2 Procesos de mezclado y batido

Los procesos de mezclado en el batido juegan un papel importante en la producción de

tortas: Formar una dispersión uniforme de los ingredientes, incorporar aire en el batido, y

reducir al mínimo el desarrollo del gluten. Hay dos métodos básicos diferentes de la

mezcla: cremado por azúcar y grasa, y mezcla de una sola etapa.

En el método de cremado o el método convencional, la grasa y el azúcar se mezclan a

velocidades bajas o medias hasta que el batido esté bien mezclado y aireado. Grandes

volúmenes de aire se incorporan en la fase grasa en forma de pequeñas celdas de aire, y

los cristales de azúcar quedan encerrados en la grasa. Seguidamente se añaden los

huevos con agitación continua, hasta que la mezcla esté suave, esponjosa y bien aireada.

Por último, se añade la harina. Las principales ventajas de este método son: (1) el gran

número de pequeñas celdas de aire en la masa;; y (2) el desarrollo del gluten es limitado,

debido al retraso en la hidratación y en la solubilización de las partículas de harina y azúcar

revestidas con grasa (Encyclopedia of Food Sciences and Nutrition, 2003)

Capitulo 3 9

El método de mezcla de una sola etapa fue ideado para reducir el número de pasos y

acortar el tiempo de mezclado. Los principales ingredientes se mezclan juntos al mismo

tiempo. Aunque el procedimiento es simple, la textura y la estabilidad son sacrificadas.

Este método se utiliza generalmente para las tortas premezcladas de caja.

1.1.3 Cambios fisicoquímicos durante el proceso de horneo

Las burbujas de aire atrapadas en el cremado se liberan en la fase acuosa debido a que

la grasa llega a su punto de fusión aproximadamente a 40ºC. El dióxido de carbono

generado por el polvo de hornear se acumula también en estas burbujas de aire, debido a

que la masa se calienta y el batido comienza a fluir debido a las corrientes de convección

natural del aire caliente del horno.

Entre 60 y 70ºC, los gránulos de almidón absorben varias veces su peso en agua. El

aumento de la viscosidad de la pasta se observa considerablemente, se produce mayor

hinchazón de los gránulos de almidón gelatinizados, asegurando que la estructura de la

torta no se derrumbe. La torta se establece normalmente en un sistema sólido por debajo

del punto de ebullición del agua (∼100ºC).

A medida que la temperatura de la masa alcanza alrededor de 80ºC, las burbujas de aire

se agrandan rápidamente, causando que la torta se eleve. La liberación de dióxido de

carbono, la expansión de aire células, y la formación de vapor de agua aportan al volumen

y expansión de la torta. El calor hace que el gas se expanda y que la presión dentro de las

celdas de gas aumente debido a la coagulación de las proteínas y a la gelatinización del

almidón, lo que les permite aumentar sin romperse (Encyclopedia of Food Sciences and

Nutrition, 2003)

El agua se evapora de la superficie de la torta durante el horneo, manteniéndola fresca.

Sin embargo, como gran parte del agua se retira, la superficie se calienta lo suficiente para

dorar. Las temperaturas de cocción más bajas se deben utilizar al final del horneo en la

corteza. Formulaciones muy elevadas en contenido de azúcar y grasa, y adición de

azucares reductores pueden causar un pardeamiento excesivo de la corteza antes de que

el interior está debidamente cocido.

1

0

Evaluación de inulina como reemplazante de grasa en tortas de bajo contenido calórico a través de la vida útil

1.2 Sustitutos de grasa

Un sustituto o reemplazante de grasa es un ingrediente que se puede utilizar para

proporcionar algunas o todas las funciones de grasa, produciendo menos calorías que

ésta, y menos consumo de ácidos grasos saturados y ácidos grasos trans. Estos

ingredientes deben ser capaces de reproducir la totalidad o algunas de las propiedades

funcionales de la grasa en un alimento.

Existen varias categorías en las que se dividen los reemplazantes de grasa, acorde a su

composición química y grupos funcionales, así como a la cantidad de calorías que pueden

disminuir según su origen, como se presenta en la Tabla 3.

Tabla 3. Ejemplos de sustitutos de grasa usados en varias categorías de alimentos

Sustitutos de Grasa Categoría de alimento

Base carbohidrato Base proteína Base grasa

Alimentos de panadería

Fibras, gomas, inulina,

Maltodextrinas, polidextrosas, almidones

Proteína microparticulada , concentrados de suero modificado , mezclas de proteínas

Emulsificantes

Cereales y productos granos

Fibras, gomas, inulina,

Maltodextrinas, polidextrosas, almidones

Proteína microparticulada

Emulsificantes, Olestra

Productos cárnicos y avícolas

Fibras, gomas, inulina,almidones

NA NA

Fuente: (Replacers, 2005)

Los sustitutos de grasa se basan en hidratos de carbono, tales como celulosa, dextrina,

maltodextrina, polidextrosa, gomas, fibra, y almidón modificado. Este tipo de sustitutos

pueden proporcionar hasta 4 kcal/g, mientras que otros como la celulosa pueden

proporcionar cero calorías. Se usan principalmente como espesantes y estabilizantes, y se

utilizan típicamente en una variedad de alimentos, incluyendo productos lácteos, postres

helados, salsas, aderezos para ensaladas, carnes procesadas, productos de panadería,

pastas para untar, gomas de mascar y dulces.

La celulosa se muele en macropartículas que pueden formar geles para el uso como

sustitutos de grasas. La polidextrosa, un polímero de glucosa resistente a las enzimas

digestivas, provee alrededor de 1 kcal/g, y se utiliza para sustituir azúcar y grasa en las

Capitulo 3 11

formulaciones, mantiene la humedad de los alimentos. Cuando se hidrata, la polidextrosa

forma un gel que imita algunas de las características funcionales de la grasa.

1.2.1 Fibra dietaría

La fibra dietaría es resistente a las enzimas digestivas, se encuentra principalmente en cereales frutas y verduras. Esta fibra no es digerible en el intestino delgado humano, y se

clasifica en dos grupos: los compuestos orgánicos insolubles en agua, y los solubles en

agua. Dentro de esta clasificación se encuentran varios tipos de fibras como arabinoxilano,

inulina, pectina, salvado, celulosa, β-glucano y almidones resistentes, como se observa en

la Tabla 4.

Tabla 4. Componentes de la fibra dietética según la Asociación Americana de Cereales

Polisacáridos y oligosacáridos no almidones

Carbohidratos Análogos

Lignina y complejos asociados a la lignina

Celulosa Dextrinas no digeribles Ceras

Hemicelulosa Maltodextrinas resistentes Ácido fítico

Arabinoxilosano Dextrinas resistentes Cutina

Arabinogalactanos Polidextrosa Saponinas

Polifructosas Metil Celulosa Suberina

Inulina Hidroxi propil metil celulosa Taninos

Oligofructanos Almidones resistentes -

Galacto-oligosacaridos - -

Gomas, mucilagos, pectinas - -

Fuente: (Semih Ötles & Selin Ozgoz, 2014)

Las fibras dietarías son un componente principal de los productos con bajo valor

energético. Tienen propiedades tecnológicas y funcionales que se pueden utilizar en la

formulación de alimentos, así como numerosos efectos beneficiosos sobre la salud

humana, como compuestos protectores frente a ciertas enfermedades gastrointestinales,

estreñimiento, hemorroides, cáncer de colon, enfermedad de reflujo gastroesofágico,

úlcera duodenal, diverticulitis, obesidad, diabetes, accidente cerebrovascular, hipertensión

y enfermedades cardiovasculares (Otles & Ozgoz, 2014).

1

2


1.2.2 Inulina

La inulina es un fructano a base de carbohidratos polidispersos lineales, compuestos

principalmente de unidades de fructosa unidas por una serie de enlaces (β 2-1) fructosil-

fructosa. La fórmula química de la inulina es C6H11O6(C6H10O5)nOH, y el nombre sistémico

para todos los fructanos es alfa-D-glucopyranosido-(1-2)-β-D-fructofuranosil [(1-2) -β-D-

fructofuranosil]n (en particular, la α-D-glucopyranoside-(1-2) no siempre está presente). La

"n", que representa el número de unidades de fructosa, oscila principalmente de 2 a más

de 60 (Mensink, Frijlink, Maarschalk, & Hinrichs, 2015;; Moser, Sentko, & Alexiou, 2015).

El grado de polimerización de la inulina depende de la fuente de la planta, el tiempo de la

cosecha, la duración y las condiciones de almacenamiento después de la cosecha. Como

muchos oligosacáridos, se utiliza la cromatografía de intercambio heterodisperso - anión

inulina (HPAEC) con detección amperométrica, para determinar el número medio del grado

de polimerización (DPn), y el peso medio DP (DPw) de la inulina (Timmermans, van

Leeuwen, Tournois, Wit, & Vliegenthart, 1994). Varios métodos cromatográficos se han

descrito, pero HPAEC tiene una sensibilidad y una resolución superior (Barclay & Ginic-

Markovic, 2010).

La Figura 1 presenta la estructura química de la inulina y de la oligofructosa en la inulina.

Algunos ejemplos de plantas que contienen grandes cantidades de inulina son la alcachofa

de Jerusalén, la raíz de achicoria, el ajo, la raíz de espárragos, el salsifí y la raíz de diente

de león (Kaur & Gupta, 2002). Las verduras y frutas que contienen inulina más

comúnmente consumidas son la cebolla, puerro, ajo, plátano, trigo, centeno y cebada.

Estos orígenes y características se presentan en la Tabla 5.

Capitulo 3 13

Figura 1. Estructura química de la inulina y oligofructosa extraída de achicoria

Fuente: (Mensink et al., 2015)

Tabla 5. Tamaño y origen de diferentes tipo de inulina. Fuente:(Mensink et al., 2015)

Productor Nombre comercial Fuente Tamaño (DP) Peso molecular

Orafti Raftilosa P95 Achicoria DPn 4-5 624-679

Raftiline ST Achicoria DPn 10-12 1250

Raftiline HP Achicoria DPn 21-26 2499

Cosucra Fibrulose F97 Achicoria DPn 5.5 Fibruline Instant Achicoria DPn 9 Fibruline LCHT Achicoria DPn 20-22 Fibruline XL Achicoria DPn 20-23

Sigma inulina Achicoria DPn 25 2450

inulina Alcachofa J. DPn 29 3400

inulina Dahlia DPn 26-35

1

4


Las características físico químicas más importantes de la inulina son:

(i) La morfología cristalina. Se ha encontrado que la morfología se puede obtener con

soluciones acuosas específicas y con enfriamiento controlado (Roberfroid, Van Loo, &

Gibson, 1998) los cristales se pueden dar en forma de obloide o en forma de agujas. La

sensación en la boca de los cristales en forma de obloide es mejor que la de los cristales

en forma de aguja, la viscosidad puede alterarse variando la relación y tamaño de los dos

tipos de cristales, por ejemplo algunos cristales en forma de aguja aumentaron

predominantemente la viscosidad, mientras que los obloides mejoran la lubricidad.

(ii) La solubilidad es diferente entre inulinas obtenidas por extracción de plantas vía natural

o vía sintética. Raftiline HP (DPn 23-25) muestra la solubilidad más baja, seguido de

Raftiline ST (DPn 10-12). Lo que es notable sin embargo, es que la inulina sintética

producida enzimáticamente (DPn 16-18) tiene una solubilidad mayor que Raftiline ST a

pesar de su mayor DP, siendo estas últimas más solubles (Wada, Sugatani, Terada,

Ohguchi, & Miwa, 2005).

(iii) La viscosidad aumenta al aumentar el peso molecular y el DP. Con el aumento de la

temperatura, la viscosidad se reduce, como se observa a continuación en la Tabla 6.

Tabla 6. Viscosidad dinámica reportada en inulina de alcachofa.

Viscosidad (mPas) T (ºC) Concentración (%) DPn

<1.0 10 5 4

1,6 10 5 12

2,4 10 5 25

1,21±0,06 25 5 28

1,27±0,08 25 5 30

1,29±0,09 25 5 30

1,39±0,11 25 5 33

1,12 37 10 12

Fuente: (Mensink et al., 2015)

Capitulo 3 15

(iv) La formación de geles es una de las ventajas reológicas de esta fibra. La temperatura

y el peso molecular influyen en la formación de microcristales y de este modo también la

formación de geles, que se da mínimo a 25ºC en agua como solvente. Las inulinas de alto

peso molecular son mejores formadoras de geles que sus contrapartes de peso

moleculares más bajos. Por resonancia magnética nuclear se demostró que las

concentraciones de inulina más bajas conducen a concentraciones más bajas de material

cristalino (Niness, 1999), lo que resulta en una reducción en la red de formación de

cristales, explicando la resistencia mecánica más baja del gel (Mensink et al., 2015).

(v) El punto de fusión de la inulina depende también del grado de polimerización, inulinas

con DPn superiores son más insolubles en agua, mientras que las de bajo DP son menos

solubles en agua (Blecker et al., 2003). Las inulinas de bajo DP tuvieron una entalpía de

fusión más baja, que es indicativo de la cristalinidad, de 7-9 J/g, y las inulinas con altos DP

17-19 J/g (Blecker et al., 2003). Es decir que dependiendo del grado de polimerización de

la inulina, las temperaturas de fusión varían entre 165 y 183°C (Heyer et al., 1998;;

Panchev, Delchev, Kovacheva, & Slavov, 2011;; Ronkart, Paquot, Fougnies, Deroanne, &

Blecker, 2009;; Zimeri & Kokini, 2002).

(vi) La estabilidad química , la inulina puede contener también mono- y disacáridos que

son más reactivos. Estas inulinas con grupo terminal glucosa pueden por lo tanto tomar

parte en reacciones con otros componentes, tales como el grupo amino de las proteínas

en la reacción de Maillard. A la luz de lo anterior, es importante distinguir entre la inulina

con y sin grupos terminales de glucosa (Mensink et al., 2015). En cuanto la hidrólisis, se

ha encontrado que es estable a valores de pH por encima de 3.0.

1.2.3 Inulina como reemplazante de grasa en aplicaciones de panificación

La inulina ha sido utilizada en varias aplicaciones en los procesos de panificación como

sustito de grasa, por ejemplo la sustitución de mantequilla en galletas utilizando una

emulsión de gel basado en la inulina y el aceite de oliva virgen en sustituciones que van

del orden de 50 y 100% para disminución de ácidos grasos saturados (Giarnetti, Paradiso,

Caponio, Summo, & Pasqualone, 2015), sustitución de grasa en galletas por inulina en

valores de 15, 30 y 100% (Laguna, Primo-Martín, Varela, Salvador, & Sanz, 2014), donde

1

6


se analizó el comportamiento de la sustitución a nivel sensorial y de textura en el producto,

variable importante en la dureza de una galleta, se han evaluado adición de inulina y

polidextrosa para obtener 3g de prebióticos en una porción de 60g de torta de naranja, se

analizó el perfil sensorial con y sin fibra prebiótica añadida (Volpini-Rapina, Sokei, & Conti-

Silva, 2012). También la inulina ha sido empleada como reemplazante de harina de trigo

en conjunto con harina de yacón en tortas de chocolate hasta en un 40% (Moscatto,

Borsato, Bona, De Oliveira, & De Oliveira Hauly, 2006), evaluación de inulina como

reemplazante de grasa en muffins en 50, 75 y 100% (Zahn, Pepke, & Rohm, 2010), así

como adición de inulina es postres de lácteos (Arcia, Costell, & Tárrega, 2011), y en

formulaciones de helados como reemplazantes de grasa en 40, 60 y 80 g/kg (Karaca,

Güven, Yasar, Kaya, & Kahyaoglu, 2009).

2. Objetivos

Objetivo general

Evaluar el comportamiento funcional de tortas batidas utilizando inulina como

reemplazante de grasa, con el fin de obtener productos con menos aporte calórico.

Objetivos específicos

1. Evaluar el efecto de diferentes niveles de reemplazo de grasa por inulina en las

propiedades funcionales (sensoriales, fisicoquímicas, estructurales) y nutricionales de

las tortas .

2. Analizar el comportamiento de las variables físicas determinantes de la vida útil de

tortas (actividad de agua, pérdida de humedad y textura) durante 21 días de

condiciones de almacenamiento controlado (25°C y 60% HR).

3. Materiales, métodos y equipos

3.1 Ubicación El presente trabajo se realizó en los laboratorios e instalaciones de Team Foods Colombia

en Bogotá y en los laboratorios del ICTA.

3.2 Materiales

Ingredientes: Todos los ingredientes empleados en la elaboración de las tortas fueron

grado alimenticio.

Reactivos: A menos que se indique lo contrario, todos los reactivos utilizados fueron grado

analítico, salvo aquellos empleados en los análisis cromatográficos que fueron grado

cromatográfico

2.2.1 Descripción de los materiales

Harina de trigo: Proveedor: Harinas el Lobo. Propiedades: Soft red Winter (Anexo A);;

proteína (9-10%);; pH (4.0-6.0);; cenizas (0,40 ± 0,050%).

Huevo en entero liquido: Proveedor: Huevos Santa Reyes. Propiedades: Grasa (10,5-11,0%);; proteínas (12,6-13,0%);; agua (75%);; componentes menores (Calcio, Magnesio,

Fósforo, Potasio, Zinc, Vitaminas A, B1, B2, B5, colesterol: 2%).

Polvo para hornear: Proveedor: Levapan. Propiedades (Anexo B): Leudantes químicos, (bicarbonato de sodio, fosfato mono cálcico, pirofosfato de sodio);; humedad (Máx.2%);;

velocidad (6,3 g a 70ºC, 30 minutos > 90 cm3).

2

0


Margarina: Proveedor: Teamfoods – Dagusto Industrial (Anexo C). Composición (80%

grasa;; 20% agua). Grasa a base de palma, palmiste y sus fracciones hidrogenadas e

interesteficadas (RBD). Punto de fusión (36-38ºC);; acidez (Máx. 0,10% oleico);; valor

peróxido (Máx.1.00 meqO2/kg);; contenido de grasa sólida N:20 (23-27%) N:30 (8-10%)

N:35 (4-6%), N:40 (0-1%);; composición general de ácidos grasos (ver Tabla 7).

Tabla 7.Composición general de ácidos grasos Margarina Dagusto

Mínimo (%) Maximo (%)

Saturados 51,5 54,5

Mono insaturados 33,5 36,5

Poli Insaturados 5,90 8,90

Fuente: Información ficha técnica grupo TeamFoods Colombia.

Inulina HP: Proveedor: Tecnas S.A. Propiedades (Anexo D): Fibra soluble proveniente de la raíz de achicoria;; DPn 10-12;; peso molecular promedio 1250;; inulina (Mín.93%);; glucosa

+fructosa (Máx.4%);; pH (5,0-7,0).

Azúcar Refinada: Proveedor: Manuelita. Propiedades: Sacarosa (99.8% Mín.);; humedad (0.10% Máx.);; cenizas (0.040% Máx.).

Leche en polvo entera: Proveedor: Cooalco. Composición: Proteína (Min 24,5%);; grasa m/m (mín.26%);; cenizas m/m (máx.6%);; humedad m/m (máx.4.0%).

2.3 Métodos

2.3.1 Formulación y preparación de las tortas

Las formulaciones evaluadas en este trabajo se presentan en la Tabla 8, los valores R30,

R45, R65 corresponden en su orden al 30, 40 y 65% de sustitución de torta por inulina.

Éstas se basaron y balancearon de acuerdo a las formulaciones de ponqués industriales

(Team Foods Colombia), teniendo en cuenta las condiciones atmosféricas de Bogotá,

Colombia (2640 msnm y 560 mm Hg de presión atmosférica).

Capitulo 3 21

Cremado: Se colocaron todos los ingredientes en una batidora Hobart, spar mixer de 5 kg

de 3 velocidades, con batidor tipo plano en el siguiente orden: Huevos, harina de trigo,

polvo de hornear, sal, azúcar, agua, margarina e inulina. Los ingredientes se batieron en primera velocidad por 1 minuto, luego a tercera velocidad por 2 minutos, y finalmente a

segunda velocidad por 2 minutos. Los batidos resultantes fueron transferidos a moldes

rectangulares de 500 g para ser horneados.

Tabla 8 Características de las formulaciones de los batidos con reemplazo de grasa por inulina

Ingrediente (%)

Tratamientos Control R-30 R-45 R-65

Harina 100 100 100 100 Azúcar 82 82 82 82 Huevos 64 64 64 64 Inulina 0 16,8 25,2 36,4 Margarina 70 49 38,5 24,5 Polvo de hornear 0,4 0,4 0,4 0,4 Agua 27 31,2 33,3 36,1 Propionato Na 1 1 1 1 Ácido sórbico 0,7 0,7 0,7 0,7 *Valores expresado con base en harina.

Horneo: Los batidos se hornearon a 160°C por un tiempo de 60 minutos en un horno

rotatorio a gas de convección de aire (Citalza 10 latas, referencia 21501004).

2.3.2Análisis de los batidos

Viscosidad aparente: La viscosidad de los batidos se determinó utilizando un

viscosímetro (DVIIþ Pro, Brookfield Co., Alemania). Las determinaciones se realizaron a

temperatura ambiente (25 ± 2ºC), con una velocidad de rotación de 20 rpm, empleando un

Husillo (Spindle, SC4-29) (Psimouli & Oreopoulou, 2013).

Densidad: La densidad de los batidos se expresó como la relación entre el peso de una

masa del batido, y el peso del mismo volumen de agua destilada (Psimouli & Oreopoulou,

2013).

Temperatura: Se midió la temperatura de los batidos una vez finalizado el cremado con todos los ingredientes.

2

2


Propiedades térmicas: Las propiedades térmicas de los batidos se evaluaron utilizando

un calorímetro diferencial de barrido (TA Instruments – Q 200, TA Instruments Co., New

Castle, DE) equipado con un sistema de refrigeración. El sistema fue purgado con

nitrógeno a 30 mL/min. Las muestras (~15 mg) fueron enfriadas a -10°C, mantenidas a esa

temperatura durante 5 min, y posteriormente calentadas hasta 105°C a una velocidad de

calentamiento de 10ºC/min. El equipo se calibró con Indio (m.p.=156.6°C, ΔHf = 28.71 J/g).

Los datos fueron analizados utilizando el software de análisis térmico (TA Instruments

Universal Analysis Version 2.5, TA Instruments, USA).(Psimouli & Oreopoulou, 2013)

2.3.3 Análisis de las tortas

Las tortas fueron evaluadas respecto a la variables expuestas a continuación, las tortas

siguieron el diseño experimental con 2 replicas y fueron evaluadas post horneo después

de 8 horas de reposo.

Color: Los análisis de color fueron medidos en un equipo ColorQuest XE (HunterLab). Los

resultados fueron expresados en el sistema CIELAB. Los parámetros que fueron

determinados fueron: L*(L*=0 [negro] L* =100 [blanco]), a*(-a*=verdes,y +a*=rojizos), b*(-

b*=azules, y +b*=amarillos), Cab*cromo[Cab=(a*2+b*2)1/2] y hab matiz [hab=arctan(b*/a*)].

La diferencia total de color se obtuvo a través de la siguiente ecuación ΔE=[(ΔL*2)+ (Δa*2)+

(Δb*2)]1/2 (Rodríguez-García et al., 2012) Valores de ΔE<1 indican que no cambios

evidentes para el ojo humano, de 1<ΔE<3, sugieren que los cambios no se aprecian

fácilmente por el ojo humano, y de ΔE>3 hacen referencia a cambios fácilmente

perceptibles por ojo humano.

Volumen: Para la determinación del volumen, cada torta se dejó enfriar a temperatura

ambiente después de horneo. Se empleó el método de desplazamiento. Para ello, la torta

se colocó en un recipiente de volumen conocido, el cual se cubrió completamente con

pellets de PVC. A continuación, la torta se retiró y se registró el volumen de los pellets. El

volumen de la torta se calculó como la diferencia entre el volumen total menos el volumen

de los pellets (Jia et al., 2014).

Actividad de agua: La actividad de agua de las tortas se determinó 8 horas después del horneo, y cada 7 días hasta la 21 días, en condiciones de almacenamiento controlado en

Capitulo 3 23

una cámara marca Binder a 25°C y 60% de humedad relativa. Las mediciones se realizaron

utilizando un equipo marca Decagon (Modelo CX-2 Aqualab, Pullman,USA).

Humedad: La humedad se determinó tomando rodajas de torta aproximadamente 15 g,

las cuales fueron sometidas a deshidratación a 105ºC hasta obtener peso constante.

Perfil de textura: Los análisis de textura se realizaron sobre muestras cilíndricas de la

miga (2,2 cm de diámetro y 2 cm altura), las cuales fueron sometidas a una prueba de

doble compresión (50% compresión) a una velocidad constante de 1 mm/s a 20ºC usando

un texturómetro TAXT2i. Los análisis se llevaron a cabo los días 1, 7 y 21, se evaluó la de

dureza durante la vida útil.

Estructura: La microestructura de las tortas se analizó mediante microscopía electrónica de barrido (SEM), con un equipo marca (FEI), modelo Quanta 200-r. Las muestras fueron

previamente secadas al vacío, metalizadas con oro en un metalizador marca (Quorum)

modelo Q 150R ES, y secador de punto crítico modelo EK3150. Los análisis fueron

realizados a una energía de ionización de 3 mA y 30 kV.

Las imágenes fueron analizadas con el software Fiji ,plataforma de código abierto para

análisis de imagen (Schindelin et al., 2012). Las fotografías analizadas provenientes de

SEM con medida de referencia de 2.00 mm fueron binarizadas, y puestas con escala de

grises threshold. Las mediciones se hicieron con respecto al área total ocupada por las

celdas de aire en la miga, el número de celdas de aire y un cálculo de la circularidad, donde

1 indica 100% circularidad.

Análisis Sensorial: La evaluación sensorial de las tortas se llevó a cabo utilizado un panel

con 9 panelistas entrenados, siguiendo la norma ISO 13299. Cada panelista recibió 4 tortas

y sus réplicas (Control, R-30, R-45, y R-60). Se realizó un perfil descriptivo de textura al

paladar (seco, duro y suave), y de sabor (dulce, graso y seco) con una escala hedónica de

1 a 5, que describe la intensidad (1,0=muy bajo;; 2=bajo;; 3=medio;; 4=intenso;; 5=muy

intenso). Se desarrolló también un test de calidad evaluando aspecto, color, textura y

sabor. La escala hedónica usada fue de 2,0 a 9,0 puntos (2,0=muy malo;; 4,0=malo;;

6,0=regular;; 7,0=bueno;; 8,0=muy bueno;; 9=excelente).

2

4


2.3.4 Diseño experimental y análisis estadístico

Las experiencias se corrieron siguiendo un diseño experimental completamente aleatorio.

La unidad experimental consistió en 500 g de batido. El análisis de datos se hizo mediante

un análisis de varianza ANOVA, utilizando el modelo de LSD de Fisher (diferencia mínima

significativa) para el análisis entre medias, con la ayuda del Software SAS (SAS, version

9.4, SAS Institute Inc., Cary USA). Todos los tratamientos se hicieron por triplicado.

4. Resultados y discusión

4.1 Medición de las propiedades físico-químicas del batido Es muy importante tomar en cuenta el comportamiento del batido en sus principales

variables como la viscosidad, que interfiere en la incorporación de aire incremento de la

temperatura por aumento de trabajo mecánico y aumento de la densidad por disminución

de aire incorporado, estas variables físico químicas deben ser tenidas en cuenta y

monitoreadas, pues además de ser controles de proceso a nivel industrial influyen

totalmente en el aspecto del producto final y en la evaluación sensorial por el consumidor.

La Tabla 9 presenta los efectos del reemplazo de grasa por inulina en las propiedades de

los batidos.

Tabla 9. Propiedades de los batidos con reemplazo de grasa por inulina

Propiedad Control R-30 R-45 R-65

Viscosidad (cP) 118133±3233a 104533±3016b 69000±2645c 46133±1404d

Densidad (g/cm3) 0.767±0.02a 0.829±0.02ab 0.862±0.07c 0.943±0.03d

Temperatura (°C)

Entalpia (J/gºC)

21.86±0.11a

0.05802±0.01a

22.43±0.05b

No Medido

23.03±0.05c

0.0812±0.02b 23.43±0.05d

0.1571±0.08c

Valores en filas seguidos de la misma letra no son estadísticamente significativos. Test LSD 95% confianza.

La viscosidad es un parámetro muy importante en la elaboración de tortas, pues está

estrechamente relacionada con su textura y volumen (Bennion & Bamford, 1997). La

viscosidad aparente de los batidos descendió significativamente a medida que el nivel de

reemplazo de grasa aumentó. Con respecto del control, las formulaciones con reemplazo

de grasa al 65% presentaron valores de viscosidad 60% menores (118133 vs. 46133 cP,

respectivamente, p<0.05). Adicionalmente, el tipo de inulina utilizada tiene un grado de

polimerización 12, que por la estructura de sus cristales no otorga mucha viscosidad a los

batidos, más aun teniendo en cuenta la temperatura del batido supera los 20ºC, y la

formación de microcristales en la inulina se da mejor a 10ºC (Moser et al., 2015).

26 Evaluación de Inulina como reemplazante de grasa en tortas de bajo contenido calórico a través de la vida útil

La densidad de los batidos está relacionada con el grado de incorporación de aire en la

etapa de cremado (Lee, Kim, & Inglett, 2005). Dado que la presencia de grasa favorece la

incorporación de aire en la mezcla, los resultados obtenidos eran esperados. La densidad

de los batidos incrementó significativamente (p<0.05) con el aumento del nivel de

reemplazo de grasa. La adición de inulina, al generar un descenso en la viscosidad de los

batidos, también hace que menos cantidad de aire sea atrapado y retenido después del

cremado y del horneo, lo que conduce en los batidos a un incremento en la densidad

(Delcour et al., 2012). Esta relación densidad-viscosidad se ilustra en la Figura 2.

Figura 2. Relación entre la densidad y la viscosidad de los batidos con reemplazo de grasa por inulina

Los resultados para temperatura fueron estadísticamente diferentes (p<0.05) en todos los

tratamientos con tendencia de aumento en cada uno, al disminuir la viscosidad debido a la

falta de cristales de grasa se incrementa el rozamiento y fricción con la paleta de batido lo

que genera el incremento de temperatura en las sustituciones.

Varios estudios han demostrado que el reemplazo de grasa puede modificar las

propiedades térmicas de los batidos (Rodríguez-García et al., 2012;; Rodríguez-garcía et

al., 2014). Las Figuras 3 y 4 presentan los termogramas de los batidos con reemplazo de

grasa por inulina con respecto de la muestra control. En la Figura 3 se observa en todas

las muestras una transición endotérmica entre 40 y 50°C, correspondiente a la fusión de

la margarina, intervalo de fusión que coincide bien con el de la fuente grasa utilizada en

las formulaciones. Adicionalmente se observa que el área de los picos endotérmicos

disminuye a medida que el nivel de reemplazo de grasa se incrementa, lo cual es lógico

Capítulo 4 27

debido a que hay menos materia grasa para fundir en los batidos formulados con inulina

como reemplazante de grasa.

En la tabla observamos una diferencia significativa entre las entalpias en los niveles de

sustitución en aumento , posiblemente debido a mas energía para gelatinizar el almidón

por la falta de grasa en la transferencia de calor.

Figura 3.Termogramas de los batidos con reemplazo de grasa por inulina (Rango 20-70°C)


Figura 4.Termogramas de los batidos con reemplazo de grasa por inulina (Rango 70-105°C)

En la Figura 4 puede apreciarse que todas las muestras de batidos presentan una

transición endotérmica entre aproximadamente 80 y 90°C, correspondiente a la

gelatinización del almidón. Este intervalo es similar al encontrado por otros autores para la

gelatinización del almidón en batidos (Rodríguez-García et al., 2012;; Rodríguez-garcía et

al., 2014). Se observa además que a medida que el nivel de reemplazo de grasa se

incrementa, la temperatura de la transición de fase también se incrementa. Diferencias

significativas (p<0.05) fueron encontradas entre las temperaturas inicial, final y del pico

correspondientes a la gelatinización del almidón de los diferentes tratamientos, como se

ilustra en la Figura 4. Este comportamiento puede explicarse debido a que a medida que

la cantidad de fibra se incrementa en el batido, la cantidad de agua ligada es mayor,

dejando al almidón con menos agua disponible para su hinchamiento inicial y posterior

gelatinización (Delcour et al., 2012), lo cual puede generar un aumento en la temperatura

de gelatinización del almidón, (Psimouli & Oreopoulou, 2013). Adicionalmente, al disminuir

la grasa en la formulación, las interacciones entre este ingrediente y los gránulos de

almidón disminuyen, pues hay menos grasa que recubra su superficie, por lo cual existe

Capítulo 4 29

más cantidad de almidón expuesta, y promueve que se gelatinice a temperaturas más altas

(Rodríguez-García et al., 2012;; Rodríguez-garcía et al., 2014).

Figura 5.Temperaturas de la transición de fase de la gelatinización del almidón en batidos con reemplazo de grasa por inulina

En la las fotografías de la Figura 6 se observa que durante el proceso de batido, a medida

que incrementa el porcentaje de reemplazo de grasa por inulina, visualmente la textura,

apariencia y estructura de los batidos cambian notoriamente, en concordancia con los

datos experimentales de viscosidad hallados. Además, es evidente que a mayor

concentración de inulina, los batidos se hacen más blancos, debido al color original de este

ingrediente.


Figura 6. Fotografías de los batidos con reemplazo de grasa por inulina

Capítulo 4 31

4.2 Propiedades fisicoquímicas del ponqué finalizado La Figura 7 presenta las imágenes de los ponqués finalizados al sustituir grasa por inulina.

Figura 5. Fotografías de las tortas terminadas

4.2.1. Color Aunque el color no refleja necesariamente el valor nutricional y funcional de las tortas, es

considerado un parámetro de calidad muy importante, pues de él depende la aceptabilidad

del producto por parte del consumidor. El efecto del reemplazo de grasa por inulina en el

color de la miga y de la corteza de las tortas finalizadas se presenta en la Tabla 10. Como


puede apreciarse, los valores de las coordenadas de color L*, a* y b* de la corteza de las

tortas fueron afectadas significativamente (p<0.05) por la incorporación de inulina. Los

valores de L* disminuyeron significativamente a medida que el nivel de reemplazo de grasa

incrementó, indicando que la corteza se tornó más oscura. El valor de L* pasó de 55.1 en

la torta control a 34.8 en las tortas elaboradas con 65% de reducción de grasa. Estos

resultados pueden explicarse debido a que la inulina posee residuos de azúcares

reductores que pueden participar de la reacción de Maillard generando colores pardos

durante el horneo (Rodríguez-García et al., 2012) (Psimouli & Oreopoulou, 2013), y

también por la caramelización de los azúcares presentes en los batidos (Rodríguez-García

et al., 2012). Estas posibles reacciones también generaron un incremento significativo

(p<0.05) en los valores de la coordenada a*, que pasó de 15 en la muestra control, a 17 y

en las tortas formuladas con 65% menos de grasa, pero no condujo a variaciones

significativas en los valores de la coordenada b*. Como consecuencia de estos cambios

en el color de la corteza, los valores de las variables de matiz (hab*) y de chroma (Cab*)

también cambiaron significativamente por el reemplazo de grasa por inulina. Los valores

hab* disminuyeron significativamente (59.8 vs. 47.6, p<0.05) al pasar del control a la

formulación con 65% menos de grasa, mientras que los de Cab* mostraron una tendencia

creciente (48.9 vs. 53.3) no significativa.

En el caso de la miga, puede apreciarse que el reemplazo de grasa por inulina no generó

cambios significativos (p>0.05) en el color, según los valores obtenidos para las

coordenadas L*, a* y b*, los cuales fueron en promedio de 73, 1.5 y 27, respectivamente,

debido a que los cambios en la tonalidad de la miga son tenues y las temperaturas de

cocción e hidratación de los almidones son menores a los de la corteza, lo que condujo a

cambios no significativos (p>0.05) en las variables de matiz hab* y chroma Cab*.

Con respecto de la diferencia total de color ΔE*, en la miga, solo el reemplazo de grasa al

65% generó cambios perceptibles para el ojo humano ΔE*>3, mientras que en la corteza

todos los reemplazos de grasa por inulina fueron evidentes para el ojo humano.

Capítulo 4 33

Tabla 10. Color de la miga y la corteza de tortas con reemplazo de grasa por inulina

Color de miga Color de corteza Control R-30 R-45 R-65 Control R-30 R-45 R-65 L* 72.75a±1.46 74.97a±1.07 73.51a±2.54 74.82a±0.74 55.14±4.17a 41.73±0.55b 48.21±0.34c 34.81±0.35d a* 1.77a±0.11 1.40ab±0.06 1.21ab±0.40 1.22ab±0.18 15.09±0.76a 18.35±0.40b 18.39±0.49b 17.04±0.15c b* 28.59a±0.32 29.06a±0.86 27.06ab±0.86 26.08ab±1.19 39.05±0.21a 39.99±0.39a 40.89±0.86c 35.05±0.31d hab* 86.44a±0.18 87.24ab±0.05 87.43ab±0.83 87.31ab±0.30 59.82a±0.58 57.95±0.60b 50.25±1.13c 47.60±0.63d Cab* 28.64a±0.32 29.09a±0.86 27.09b±0.51 26.11b±1.20 48.90a±0.3 52.82±0.81a 53.31±3.45a 42.85±2.31a ΔE* 2.39 2.63 3.79 12.20 8.11 19.94

Números con la misma letra en fila no son significativamente diferentes

4.2.2. Volumen El volumen y la simetría de las tortas son parámetros importantes en tortas, pues influyen

en la aceptación del consumidor. La Tabla 11 presenta los resultados de estos dos

parámetros de las tortas elaboradas con reemplazo de grasa por inulina. El volumen de las

tortas disminuyó significativamente (p<0.05) a medida que la grasa se reemplazó por

inulina, lo cual puede explicarse debido a que a medida de aumenta el nivel del reemplazo

de grasa hay menos capacidad de retener el aire generado en los procesos de batido y

horneo, lo que genera que la estructura no crezca de la misma manera que el control

(Psimouli & Oreopoulou, 2013). Con respecto de la muestra control, las tortas con 65%

menos de grasa tuvieron en promedio 200 cm3 menos de volumen.

Tabla 11. Volumen y simetría de las tortas con reemplazo de grasa por inulina

Control R-30 R-45 R-65

Volumen(g/cm3) 1706a±11.54 1663b±12,57 1606c±11,54 1533d±28,86

Simetría (valor) 0.897a±0.02 0.718ab±0.02 0.520c±0.07 0.577c±0.03

Valores en filas seguidos de la misma letra no son significativamente diferentes

Un comportamiento similar se presentó en la simetría de las tortas, siendo las tortas

reducidas en grasa menos simétricas (valores cercanos a 1 indican simetría, en la relación

con las dimensiones de altura, largo y ancho), debido a la disminución del volumen.

4.1.3 Propiedades fisicoquímicas de las tortas durante la vida útil La Tabla 12 presenta los resultados de las variaciones de la actividad del agua, humedad

y dureza de las tortas durante 21 días almacenamiento en condiciones controladas.


Al realizar el seguimiento de las variables que pueden cambiar en la vida útil (humedad,

actividad acuosa y textura del producto), se encontró una disminución significativa (p<0.05)

de la humedad durante el tiempo de almacenamiento para todos los tratamientos, y un

incremento significativo a medida que el nivel de reemplazo de grasa aumentó (p<0.05).

Este comportamiento puede atribuirse al proceso de retrogradación del almidón, y a la falta

de recubrimiento del almidón por la grasa.

Tabla 12. Variación de la Aw, humedad y dureza de las tortas con reemplazo de grasa por inulina durante su vida útil

Control R-30 R-45 R-65 Aw Día 1 0.697aA±0.02 0.717aB±0.01 0.711aB±0.02 0.798aB±0.01

Día 7 0.675aA±0.03 0.737aA±0.02 0.755aA±0.03 0.808aA±0.01

Día 21 0.687aA±0.01 0.765aA±0.03 0.757aA±0.05 0.783aB±0.02

Humedad Día 1 18.57aA±0.59 19.88aAB±0.21 20.82aB±0.76 22.47aC±0.77

Día 7 17.17b±0.82 20.07a±0.84 22.07a±0.71 22.66a±1.27

Día 21 17.64abAB±1.11 18.14bB±1.19 19.03bB±0.73 20.09bC±1.59

Dureza Día 1 722.52aA±33.2 810.48aB±9.18 927.27aC±67.3 1032.40aD±64.1

Día 7 843.61bA±48.4 993.93bB±7.78 1010.57aB±18.5 1043.61aB±32.1

Día 21 1078.0cA±52.1 1204.0cA±19.7 1531.81bB±10.4 1647.20bB±15.1 Valores en filas seguidos de la misma letra mayúscula no son significativamente diferentes. Valores en

columnas seguidos de la misma letra minúscula no son significativamente diferentes.

Con respecto de la actividad de agua, puede notarse que este parámetro no se vio

significativamente afectado durante el tiempo de vida útil de todos los tratamientos, pero

como era de esperarse, debido a la capacidad de retención de agua de la inulina, la Aw

aumentó significativamente a medida que las formulaciones tenían menos grasa. Estos

resultados están en concordancia con reportes previos que indican que debido a que las

fibras tiene la capacidad de mantener el agua por sus radicales hidroxilo libres que pueden

formar enlaces hidrógeno con el agua, entre más porcentaje de sustitución de grasa se

haga, habrá más fibra disponible para atrapar agua libre (Oakenfull, 2001), (Felisberto et

al., 2015).

Puede apreciarse en la Tabla 12 que para todos los tratamientos la dureza de las tortas

aumentó significativamente (p<0.05) durante el tiempo de vida útil, debido al proceso de

retrogradación de los almidones. Además, la dureza de las tortas se incrementó

Capítulo 4 35

significativamente a medida que el nivel de reemplazo de grasa aumentó, debido a la falta

de lubricación para mantener la torta suave durante más tiempo.

4.1.4 Estructura de las tortas En cuanto el análisis de la estructura de las tortas, se observa en las Figuras 8 y 9 que en

concordancia con el aumento en la densidad de los batidos, a medida que aumenta el

porcentaje de de reemplazo de grasa, baja la cantidad de aire atrapado en la torta, debido

a la falta de cristales sólidos de grasa que hacen que haya coalescencia entre las burbujas

de aire y menos cavernas pero más grandes (Rodríguez-García et al., 2012).


Figura 6. Fotografías binarizadas de la miga de tortas con reemplazo de grasa por inulina

(Control)

(R-30)

(R-45)

(R-65)

Capítulo 4 37

(Control

(R-30)

(R-45)

(R-65)

Figura 7. Fotografías SEM binarizadas de la miga de tortas con reemplazo de grasa por inulina

Como se observa la Tabla 13 en cuanto el número de celdas existen cambios significativos

(p<0.05) entre los tratamientos, con mas diferencia en la formulación R-65. El porcentaje

de área ocupado por estas celdas de aire (cell area%) disminuyó significativamente a

medida que incrementa la participación de inulina. Además, puede notarse que el área de


las celdas es mucho menor, en comparación con la muestra control al igual que la

circularidad y simetría.(Laguna et al., 2014).

Tabla 13. Análisis de la estructura SEM de tortas con reemplazo de grasa por inulina

Control R-30 R-45 R-65 Cell Density (#celdas)

128.33a±3.05 102.00b±11.13 130.66ab±15.04 93.00c±4.00

Cell(%area) 33.46ª±0.08 30.36b±1.08 27.08c ±0.89 18.42d±0.80 Cell área (mm2) 7.48ª±0.33 7.06a±0.26 6.23b±0.129 4.33c±0.34 Cell Circularity 0.541ª±0.06 0.527ª±0.03 0.512ª±0.01 0.525ª±0.05 Valores en filas seguidos de la misma letra no son significativamente diferentes

Al comparar en las fotos de microscopía electrónica de barrido de las muestras control con

las tortas reducidas en grasa al 65% (Figura 10), se observa separación en la estructura

mostrado mediante los círculos blancos en la foto , cuando el nivel de sustitución de la

grasa aumenta. La matriz de la torta es más irregular, los gránulos de almidón no estaban

plenamente integrados y se observan como estructuras separadas en la matriz, debido

quizás a la falta de grasa que actuó como lubricante de interconexión y que rodea todos

los ingredientes en una matriz continua. Además, la presencia de inulina puede limitar el

desarrollo del gluten y la hidratación del almidón durante la mezcla y cocción, dando lugar

a una estructura menos desarrollada ( Rodríguez-García et al., 2012).

Figura 8.Fotografías SEM de la torta control y de la reducida en grasa al 65%

4.1.5 Análisis sensorial En la Figura 11 se presenta el perfil sensorial evaluado por el panel sensorial en cuanto a

la textura al paladar y sabor. El panel identificó que a media que aumenta el porcentaje de

reemplazo de grasa, aumenta la sequedad en el paladar, así como el sabor dulce y la

dureza percibida al morder la muestra de torta. Los tratamientos más cercanos en cuanto

sabor y suavidad con respecto a la muestra control son el R-30 y el R-45.

Figura 9. Perfil sensorial de tortas con reemplazo de grasa por inulina

En la Tabla 14 las variables de color para los tratamientos R-45 y R-65 son

significativamente diferentes (p<0.05) debido al cambio de tonalidad en la corteza y al

ligero cambio de color de la miga por la presencia de la glucosa como azúcar reductor que

intensifica la reacción de Maillard. El panel detectó diferencias significativas entre todos los

tratamientos al aumentar el porcentaje de reemplazo de grasa, pues se incrementó el sabor

dulce.

En la Figura 12 se aprecia que la calificación mínima de 7.0, catalogada como buena, está

entre los niveles de reemplazo del 30 y 45%, respectivamente, para la mayoría de los

descriptores.


Tabla 14. Resultados de análisis sensoriales del panel

Control R-30 R-45 R-65

Aspecto 8,33a±0,57 7,66ab±0,57 6,90ab±0,57 6,66b±0,55

Color 8,00a±0.02 8,00a±0.01 6,33b±0.54 6,00b±0.03

Textura 8,33a±0.51 8,00b±0.50 7,33b±0.05 4,66c±1,15

Sabor 9,0a±0.01 8,0ab±0.01 7,0bc±0.01 5,66bc±1,53

Valores en filas seguidos de la misma letra no son significativamente diferentes

Figura 10. Calificación de aceptación del panel sensorial de tortas con reemplazo de grasa por inulina

5. Conclusiones y recomendaciones

5.1 Conclusiones

Al utilizar la inulina como reemplazante de grasa en tortas batidas se afectan

significativamente variables perceptibles por el panel, como sensación del dulzor al

paladar, sequedad en la boca y el color. Sin embargo, las tortas formuladas con 30 y 45%

menos grasa, fueron catalogadas como aceptables.

Tomando como sustituto máximo el 45%, se lograría una reducción teórica calórica de 22

calorías, equivalentes a una disminución de 36% de calorías provenientes de la grasa y a

14% de calorías totales bajando de 160 calorías a 138, teniendo en cuenta que las calorías

teóricas de la inulina son aproximadamente 2 calorías, y una reducción de ácidos grasos

saturados de 45%, pasando de 4,0 g por porción a 2,4 g.

En cuanto el volumen, la densidad y la viscosidad se ven afectadas por la incorporación

de inulina, así como el comportamiento térmico en relación con la gelatinización del

almidón, con mucho más impacto en el porcentaje de sustitución de 65 %.

En el seguimiento de vida útil se encontró que la fibra mantiene ligada el agua libre de la

sustitución de la margarina, lo que hace que quede mas humedad retenida. La actividad

de agua, se mantiene similar en todos los tratamientos con respecto al control. La dureza

incrementa al pasar la vida útil, pues por la pérdida de agua empieza a retrogradarse el

almidón.

La estructura de la torta se ve impactada significativamente por la sustitución de grasa,

haciendo que la torta sea más compacta, más seca con cavernas no homogéneas y

grandes, pero en muy poca cantidad, lo que genera sequedad al paladar, debilidad en la

estructura y poco volumen y suavidad.


5.2 Recomendaciones

Es preciso tener en cuenta trabajar la sustitución de grasa por inulina acompañado de un

emulsificante que ayude a la incorporación de aire, añada cristales, rompa la tensión

superficial y complemente la falta de grasa lo cual posiblemente impacte positivamente la

cantidad de aire atrapado, y beneficie una textura más suave al paladar y un volumen que

haga atractivo el rendimiento para llegar a más de 45 % de reemplazo.

Debido al aumento de las temperaturas de gelatinización del almidón por falta de

hidratación y en sinergia con la adición de emulsificante se sugiere añadir mas cantidad

de agua libre en la fórmula para mantener los mismos perfiles de temperatura en horneo,

inclusive ajustarlos en menos tiempo para que no afecten el color de la corteza.

Con respecto a la sensación del dulzor con más concentración de inulina se sugiere utilizar

una inulina con menos cantidad de residuos de glucosa y utilizar también la inulina para

poder bajar la participación de azúcar en la formulación.

A. ANEXO: Ficha técnica de inulina

B. ANEXO :Ficha técnica polvo de grasa Dagusto

46 Título de la tesis o trabajo de investigación

Anexo B. Nombrar el anexo B de acuerdo con su contenido 47


C. ANEXO : Resultado de Análisis proximal de torta finalizada 45% y control

49

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